质子治疗中向实时成像迈出的重要一步

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（HZDR）的研究人员希望在质子疗法期间实时构建与磁共振成像（MRI）的移动肿瘤的第一个原型。它们是将旋转的开放式MRI装置组合，专为艾伯塔省卫生服务的Linac-MR系统设计，并在诺卡顿的国家肿瘤学国家辐射研究中心on Coray中积极扫描临床 - Akin质子束。旋转MRI器件由ASG超导体使用其无氦超导镁二硼（MGB₂） 磁铁。实时MRI将使质子束同步到辐射剂量递送期间将质子束同步到肿瘤运动。到目前为止，这一直是不可能的，因此是治疗移动肿瘤的限制因素，具有这种有前途的癌症治疗。

质子疗法是一种新出现的辐射技术，用于照射肿瘤，同时使周围组织比传统的X射线基辐射更好，由于质子的有限渗透深度。但是，有效性质子治疗受肿瘤运动的限制，治疗过程中的解剖改变，以及患者定位中的设置不准确。“用船上X射线成像在质子疗法系统上获得，我们没有获得我们瞄准的高对比的实时图像以及我们正在击中的地方，”艺术中心的HZDR研究所的HZDR研究所博士博士说描述基本问题。“因此，当我们治疗移动肿瘤时，我们必须在肿瘤组织周围使用相当大的安全余量，降低靶向精度并增加周围组织中副作用的风险。”

专家持怀疑态度

特别是在呼吸或消化期间不断移动的肿瘤，立即周围肿瘤的健康组织可能会收到过多的辐射剂量，而肿瘤组织本身也会受到太少。到目前为止，在质子疗法中，没有合适的成像技术来可视化肿瘤及其在具有高软组织对比的辐射期间的运动。解决方案可以是磁共振霍夫曼解释说：“由于X射线成像，MRI提供了无与伦比的软组织对比度，将无与伦比的软组织对比度结合。，与X射线成像不同，MRI不沉积任何额外的电离剂量进入组织中的任何额外电离剂量。”然而，将MRI集成到质子治疗系统中被证明是一个主要的技术挑战。很长一段时间，所谓的束缚MRI被认为是不可能的。

为了获得夏普和几何准确的图像，MRI扫描仪采用精确预定义的磁场运行。在回旋加速器，质子通过快速变化（射频）加速电场并通过静态保持螺旋轨迹磁场。在运输到辐射室期间，梁也被磁场引导并保持形状。“专家假设这些电磁场会干扰MRI扫描仪，反之亦然，扭曲MRI图像并影响组织中递送的质子剂量分布，”Aswin Hoffmann解释。近年来，医学物理学家和他的研究小组已经能够在全球首次证明，这在全世界首次进行技术上可以组合两个系统，以实验证实这些效果的存在，而且还能够显着证实这些影响赔偿他们。为此，它们放置了一个开放的低场MRI扫描仪，其磁场强度为0.22TESLA（MRJ2200-ASG超导体的PARICEL MRI单元）到质子束路径中，并且在用静态光束照射期间显示出良好的MR图像质量。

独特的基础设施和协作

通过新的MRI设备及其实时，胸部和佩尔维斯的器官的实时，高对比度成像能力，霍夫曼的团队现在打算建立一个可能在某些阶段使用的第一个原型，因为研究人员解释说：“关于该MRI扫描仪的特殊情况是它可以相对于光束围绕患者旋转，允许我们研究垂直和平行于质子束的MRI磁场的剂量测定和生物束效果。“一支物理学家，工程师和医生团队有机会在奥卡雷顿质子疗法设施邻近患者治疗室附近的实验室进行这项独特的研究。

建立在其与0.22特斯拉MRI扫描仪的同伴经验，通常用于检查肢体，制造商ASG超导体现在正在生产中型强度打开MRI器件，磁场强度为0.5特斯拉，具体型适用于实时MRI引导辐射的要求治疗由Alberta Health Services Linac-Mr集团及其分拆公司Magnettx肿瘤解决方案。Magnettx肿瘤解决方案的工程师也在开发旋转MRI扫描仪所需的龙门以及自动跟踪的图像处理方法瘤实时。整个30吨设备的设计和制造目前正在全面展开。在2022年夏天，团队计划将其纳入积极的扫描，临床 - Akin实验质子梁线，在OnCoray设施。

ASG Paramed MRI部门主管Marco Belardinelli表示:“ASG超导体能够与HZDR和MagnetTx合作，成为这个项目的一部分，这是非常令人兴奋的₂超导技术用作新的和创新应用中的关键组件，如这一产品，这将最终使患者和医学界受益，使我们感到自豪，更有信心我们正在朝着正确的方向移动。“

“我们与HZDR和ASG的伙伴关系非常积极。”Mike Cogswell说，Magnettx总裁兼首席执行官。“我们期待继续共同努力，以改善癌症治疗行业。”

“感谢HZDR与国际工业伙伴的合作，我和我的团队离我们的目标又近了一大步，为该领域带来重大创新，特别是实时图像引导质子疗法霍夫曼(Aswin Hoffmann)在描述自己的乐观前景时说。

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